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摘 要:随着我国大中型机械加工业飞速发展,一些大型零件的螺纹加工,传统的螺纹车削加工和丝锥、板牙成型刀加工的加工工艺已经不能满足高效率、高质量的生产要求。本文从螺纹铣刀的选择、铣削加工工艺等方面,运用FANUC宏程序编制螺纹铣削加工的程序。
关键词:螺纹铣削 板牙 攻丝 铣削工艺
中图分类号:TH136 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0075-02
数控铣床或加工中心加工螺纹的方法较多采用的是攻丝或板牙,但直径较大的螺纹,由于螺距大、加工时切削力较大,需要机床有足够的功率和较大的切削力,容易造成攻丝时丝锥折断。因此,传统的螺纹加工工艺在很多场合有一定的局限性。螺纹铣削作为一种新型的螺纹加工方法, 在实际生产中得到应用广泛。
1 螺纹铣削加工工艺
1.1 螺纹铣刀的分类
单齿机夹:结构像内螺纹车刀只有一个螺纹加工齿,一个螺旋运动只能加工一齿,效率低。
多齿机夹:刀刃上有多个螺纹加工齿,刀具螺旋运动一周便可以加工出多个螺纹齿,加工效率高。
整体式:刀具由整体硬质合金制成,刚性好,能有较高的切削速度和进给速度,能加工高硬材料。
1.2 螺纹加工的优点
1.2.1 加工精度高
通过修改刀补和程序来控制精度,铣螺纹可获得较好的表面粗糙度。攻丝的切屑是连续的,切屑常会咬住丝锥,而铣螺纹产生的是短切屑,无此问题。
1.2.2 加工效率高
加工中大直径的内螺纹时,铣螺纹切削力小而且稳,效率高,刀具大多使用硬质合金制造,可有较高的切削速度和进给率。
1.2.3 加工安全性好
当螺纹铣刀在加工中折断或损坏时,很容易从工件中取了,换上新的刀具可继续加工,不会造成工件报废。
1.2.4 刀具的通用性好
一把刀具可加工与刀具相同螺距和齿形的任意直径的外螺纹及比刀体直径大的内螺纹。免去了使用大量不同类型丝锥的必要性,减少加工中刀具的使用。
1.2.5 可加工至整个螺纹深度
在加工肓孔螺纹时,没有攻丝时丝锥导向锥和车削螺纹退刀槽的限制。铣螺纹可将螺纹加工至孔底部,加工出整个螺纹深度。
1.3 螺纹铣削原理
螺纹铣削轨迹为一螺旋线,可通过数控机床的三轴联动来实现。与一般轮廓的数控铣削一样,螺纹铣削也采用1/4圆弧切入、切出,为保证螺纹的螺距,故下刀深度为一个螺距。对于数控铣床或加工中心来说,螺纹铣削加工程序的编制中使用G02/G03三轴联动实现螺旋插补,走螺旋线,刀具沿工件表面(孔壁或圆柱外表)切削。
2 螺纹铣削加工实例分析
（图1）
2.1 铣削螺纹工艺分析
工艺分析:三轴联动铣削螺纹,实质是XY平面加工整圆同时,Z轴每加工一个整圆下降一个螺纹,加工时是以螺纹孔的中心轴线作为编程参考原点,所以铣削单个螺纹孔时,通常将坐标系原点建立在孔中心。本文要铣削4个螺纹孔,中间的孔直接可以铣削,R50圆周上的4个等分螺纹孔,可以借助坐标旋转指令来实现。M40×2的螺纹,事先将螺纹底孔加工到37.7mm,螺纹牙型高h=1.298,刀具直径经检测,直径为8mm,有效加工孔深为20mm,程序如下:
主程序:
O0001;
T01 M06
M03 S2000
单刃切削,高转速,小吃刀
G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z50
坐标系原点建立在孔的中心,底孔事先加工好
M98 P0002
调用铣床螺纹的子程序
G68 X0 Y0 R90
M98 P0002
G68 X0 Y0 R180
M98 P0002
G68 X0 Y0 R270
M98 P0002
G69 G00 Z100
M30
单个螺纹孔铣削程序
O0002;
T01 M06
M03 S3500
G54 G90 G17 G0 X0 Y0 Z50
G0 Z4
安全高度,定位值是螺距的整倍数
#1=0.3
齿高切深赋值
N10 #2=18.85+#1
之前加工的圆柱孔尺寸=40(底径)-1.3×2(螺距)+0.3(膨胀量)=37.7mm,单边18.85
G42 G1 X[#2/2] D01 F500
建立刀补
G2 X#2 Y0 I [ #2/4 ] J0 F300 以1/4圆弧切入
#3=2
螺距P
N20 G2 X#2 Y0 Z#3 I-#2 J0 F600
插补螺纹,到Z2的高度
#3= #3 - 2
IF [ #3 GE - 20.1 ] GOTO20
螺纹切削孔深20mm
G2 X#2 Y0 I-[ #2/4 ] J0 F300
以1/4圆弧切出
G40 G1 X0 YO
撤销刀补,刀具到中心
G0 Z3
抬刀到安全高度,前后一致
#1 = #1 + 0.2
切削齿高,往X方向增大
IF [ #1 LE 1.298 ] GOTO10
加工到齿深
G1 X0 Y0 F300
G0 Z100
M99
3 结语
实际应用表明,螺纹铣削加工工艺,可以高效率、高精度地完成传统螺纹加工方法所不能够完成的任务,为企业降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题。螺纹铣削程序可以采用宏程序编程,只要更改相应的参数,就可以调整螺纹的尺寸。
参考文献
[1] 黄春磊.螺旋插补在数控铣削加工中的应用[J].机械工程师,2009(7):99～100.
[2] 李海斌,朱姗姗,杨义虎,等.铣削加工螺纹刀具的选择[J].机床与液压,2008(9):179～181.
[3] 陆剑中,周志明.金属切削原理与刀具.机械工业出版社.
关键词:螺纹铣削 板牙 攻丝 铣削工艺
中图分类号:TH136 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0075-02
数控铣床或加工中心加工螺纹的方法较多采用的是攻丝或板牙,但直径较大的螺纹,由于螺距大、加工时切削力较大,需要机床有足够的功率和较大的切削力,容易造成攻丝时丝锥折断。因此,传统的螺纹加工工艺在很多场合有一定的局限性。螺纹铣削作为一种新型的螺纹加工方法, 在实际生产中得到应用广泛。
1 螺纹铣削加工工艺
1.1 螺纹铣刀的分类
单齿机夹:结构像内螺纹车刀只有一个螺纹加工齿,一个螺旋运动只能加工一齿,效率低。
多齿机夹:刀刃上有多个螺纹加工齿,刀具螺旋运动一周便可以加工出多个螺纹齿,加工效率高。
整体式:刀具由整体硬质合金制成,刚性好,能有较高的切削速度和进给速度,能加工高硬材料。
1.2 螺纹加工的优点
1.2.1 加工精度高
通过修改刀补和程序来控制精度,铣螺纹可获得较好的表面粗糙度。攻丝的切屑是连续的,切屑常会咬住丝锥,而铣螺纹产生的是短切屑,无此问题。
1.2.2 加工效率高
加工中大直径的内螺纹时,铣螺纹切削力小而且稳,效率高,刀具大多使用硬质合金制造,可有较高的切削速度和进给率。
1.2.3 加工安全性好
当螺纹铣刀在加工中折断或损坏时,很容易从工件中取了,换上新的刀具可继续加工,不会造成工件报废。
1.2.4 刀具的通用性好
一把刀具可加工与刀具相同螺距和齿形的任意直径的外螺纹及比刀体直径大的内螺纹。免去了使用大量不同类型丝锥的必要性,减少加工中刀具的使用。
1.2.5 可加工至整个螺纹深度
在加工肓孔螺纹时,没有攻丝时丝锥导向锥和车削螺纹退刀槽的限制。铣螺纹可将螺纹加工至孔底部,加工出整个螺纹深度。
1.3 螺纹铣削原理
螺纹铣削轨迹为一螺旋线,可通过数控机床的三轴联动来实现。与一般轮廓的数控铣削一样,螺纹铣削也采用1/4圆弧切入、切出,为保证螺纹的螺距,故下刀深度为一个螺距。对于数控铣床或加工中心来说,螺纹铣削加工程序的编制中使用G02/G03三轴联动实现螺旋插补,走螺旋线,刀具沿工件表面(孔壁或圆柱外表)切削。
2 螺纹铣削加工实例分析
（图1）
2.1 铣削螺纹工艺分析
工艺分析:三轴联动铣削螺纹,实质是XY平面加工整圆同时,Z轴每加工一个整圆下降一个螺纹,加工时是以螺纹孔的中心轴线作为编程参考原点,所以铣削单个螺纹孔时,通常将坐标系原点建立在孔中心。本文要铣削4个螺纹孔,中间的孔直接可以铣削,R50圆周上的4个等分螺纹孔,可以借助坐标旋转指令来实现。M40×2的螺纹,事先将螺纹底孔加工到37.7mm,螺纹牙型高h=1.298,刀具直径经检测,直径为8mm,有效加工孔深为20mm,程序如下:
主程序:
O0001;
T01 M06
M03 S2000
单刃切削,高转速,小吃刀
G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z50
坐标系原点建立在孔的中心,底孔事先加工好
M98 P0002
调用铣床螺纹的子程序
G68 X0 Y0 R90
M98 P0002
G68 X0 Y0 R180
M98 P0002
G68 X0 Y0 R270
M98 P0002
G69 G00 Z100
M30
单个螺纹孔铣削程序
O0002;
T01 M06
M03 S3500
G54 G90 G17 G0 X0 Y0 Z50
G0 Z4
安全高度,定位值是螺距的整倍数
#1=0.3
齿高切深赋值
N10 #2=18.85+#1
之前加工的圆柱孔尺寸=40(底径)-1.3×2(螺距)+0.3(膨胀量)=37.7mm,单边18.85
G42 G1 X[#2/2] D01 F500
建立刀补
G2 X#2 Y0 I [ #2/4 ] J0 F300 以1/4圆弧切入
#3=2
螺距P
N20 G2 X#2 Y0 Z#3 I-#2 J0 F600
插补螺纹,到Z2的高度
#3= #3 - 2
IF [ #3 GE - 20.1 ] GOTO20
螺纹切削孔深20mm
G2 X#2 Y0 I-[ #2/4 ] J0 F300
以1/4圆弧切出
G40 G1 X0 YO
撤销刀补,刀具到中心
G0 Z3
抬刀到安全高度,前后一致
#1 = #1 + 0.2
切削齿高,往X方向增大
IF [ #1 LE 1.298 ] GOTO10
加工到齿深
G1 X0 Y0 F300
G0 Z100
M99
3 结语
实际应用表明,螺纹铣削加工工艺,可以高效率、高精度地完成传统螺纹加工方法所不能够完成的任务,为企业降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题。螺纹铣削程序可以采用宏程序编程,只要更改相应的参数,就可以调整螺纹的尺寸。
参考文献
[1] 黄春磊.螺旋插补在数控铣削加工中的应用[J].机械工程师,2009(7):99～100.
[2] 李海斌,朱姗姗,杨义虎,等.铣削加工螺纹刀具的选择[J].机床与液压,2008(9):179～181.
[3] 陆剑中,周志明.金属切削原理与刀具.机械工业出版社.